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  • 史上最全絮凝剂知识汇总! 史上最全絮凝剂知识汇总! 混凝处理通常置于固液分离设施前,与分离设施组合起来、有效地去除原水中的粒为1nm-100μm的悬浮物和胶体物质,降低出水浊度和CODCr,可用在污水处理流程的预处理、深度处理,也可用于剩余污泥处理。混凝处理还可有效地去除水中的微生物、病原菌,并可去除污水中的乳化油、色度、重金属离子及其他—些污染物,利用混凝沉淀处理污水中含有的磷,去除率可高达90~95%,是最便宜而又高效的除磷方法。    1、何为絮凝剂、助凝剂,脱水剂、调理剂?   (1)絮凝剂:有时又称为混凝剂,可作为强化固液分离的手段,用于初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理等工艺环节。   (2)助凝剂:辅助絮凝剂发挥作用,加强混凝效果。   (3)调理剂:又称为脱水剂,用于对脱水前剩余污泥的调理,其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。   2、絮凝剂的作用是什么?   絮凝剂在污水处理领域作为强化固液分离的手段,可用于强化污水的初次沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀,还可用于污水三级处理或深度处理。   当用于剩余污泥脱水前的调理时,絮凝剂和助凝剂就变成了污泥调理剂或脱水剂,在应用传统的絮凝剂时,可以使用投加助凝剂的方法来加强絮凝效果。例如把活化硅酸作为硫酸亚铁、硫酸铝等无机絮凝剂的助凝剂并分前后顺序投加,可以取得很好的絮凝作用。因此通俗地讲,无机高分子絮凝剂其实就是把助凝剂与絮凝剂结合在一起制备,然后合并投加来简化用户的操作。   3、絮凝剂的机理是什么?   水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性,絮凝剂投加到水中后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。采用投药后快速搅拌的方式,促进水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数。水中的杂质颗粒在絮凝剂的作用下首先失去稳定性,然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒,再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。   搅拌产生的速度梯度G和搅拌时间T的乘积GT可以间接表示在整个反应时间内颗粒碰撞的总次数,通过改变GT值可以控制混凝反应效果。考虑到杂质颗粒浓度对碰撞的影响,可以用GTC值作为表征混凝效果的控制参数,其中C表示污水中杂质颗粒的质量浓度。   促使絮凝剂迅速向水中扩散,并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水中的杂质颗粒与絮凝剂作用,通过压缩双电层和电中和等机理,失去或降低稳定性,生成微絮粒的过程称为凝聚。   凝聚生成的微絮粒在架桥物质和水流的搅动下,通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝,混合过程一般在混合池中完成,凝聚和絮凝在反应池中进行。   4、絮凝剂的种类有哪些?   絮凝剂是能够降低或消除水中分散微粒的沉淀稳定性和聚合稳定性,使分散微粒凝聚、絮凝成聚集体而除去的一类物质。按照化学成分,絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂三大类。   无机絮凝剂包括铝盐、铁盐及其聚合物。有机絮凝剂按照聚合单体带电集团的电荷性质,可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性型等几种,按其来源又可分为人工合成和天然高分子絮凝剂两大类。在实际应用中,往往根据无机絮凝剂和有机絮凝剂性质的不同,把它们加以复合,制成无机有机复合型絮凝剂。微生物絮凝剂则是现代生物学与水处理技术相结合的产物,是当前絮凝剂研究发展和应用的一个重要方向。   5、无机絮凝剂的种类有哪些?   传统应用的无机絮凝剂为低分子的铝盐和铁盐,铝盐主要有硫酸铝(AL2(SO4)3·18H2O)、明矾(AL2(SO4)3K2S04·24H2O)、铝酸钠(NaALO3),铁盐主要有三氯化铁(FeCL3·6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·6H2O和硫酸铁(Fe2(SO4)3·2H2O)。   一般来讲,无机絮凝剂具有原料易得,制备简便、价格便宜、处理效果适中等特点,因而在水处理中应用较多。   6、无机絮凝剂硫酸铝的特点有哪些?   自19世纪末,美囯最先将硫酸铝用于给水处理并取得专利以来,硫酸铝就以卓越的凝聚沉降性能而被广泛应用。硫酸铝是目前世界上使用最多的絮凝剂,全世界年产硫酸铝约500万吨,其中将近一半用于水处理领域。市售硫酸铝有固、液两种形态,固态的又按其中不溶物的含量分为精制和粗制两种,我囯民间常用于饮用水净化的固态产品明矾,就是硫酸铝与硫酸钾的复盐,但在工业水及废水处理中应用不多。   硫酸铝适用的pH值范围与原水的硬度有关,处理软水时,适宜pH值为5~6.6,处理中硬水时,适宜pH值为6.6~7.2,处理高硬水,适宜pH值为7.2~7.8。硫酸铝适用的水温范围是20℃~40℃,低于10℃时混凝效果很差。硫酸铝的腐蚀性较小、使用方便,但水解反应慢,需要消耗一定的碱量。   7、无机絮凝剂三氯化铁的特点有哪些?   三氯化铁是另一种常用的无机低分子凝聚剂,产品有固体的黑褐色结晶体,也有较高浓度的液体。其具有易溶于水,矾花大而重,沉淀性能好,对温度、水质及pH的适应范围宽等优点。   三氯化铁的适用pH值范围是9~11,形成的絮体密度大,容易沉淀,低温或高浊度时效果仍很好。固体三氯化铁具有强烈的吸水性,腐蚀性较强,易腐蚀设备,对溶解和投加设备的防腐要求较高,具有剌激性气味,操作条件较差。   三氯化铁的作用机理是利用三价铁离子逐级水解生成的各种羟基铁离子来实现对水中杂质颗粒的絮凝,而羟基铁离子的形成需要利用水中大量的羟基,因此使用过程中会消耗大量的碱,当原水碱度不够时,需要补充石灰等碱源。   硫酸亚铁俗称绿矾,形成絮凝体快而稳定,沉淀时间短,适用于碱度高、浊度大的情况,但色度不易除净,腐蚀性也较强。   8、无机高分子絮凝剂的种类有哪些?   无机高分子絮凝剂是从60年代起发展起来的新型絮凝剂,目前生产和应用在全世界都取得了迅速进展。铝、铁和硅类的无机高分子絮凝剂实际上分别是它们由水解、溶胶到沉淀过程的中间产物,即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羟基和氧基聚合物。   铝和铁是阳离子型荷正电,硅是阴离子型荷负电,它们在水溶态的单元分子量约为数百到数千,可以相互结合成为具有分叉形结构的集聚体。它们的凝聚-絮凝过程是对水中颗粒物的电中和与粘附架桥两种作用的综合体现。   水中悬浮颗粒的粒度在纳米到微米级,大多带负电荷,因此絮凝剂及其形态的电荷正负、电性强弱和分子量、聚集体的粒度大小是决定其絮凝效果的主要因素。目前无机高分子絮凝剂的种类已有几十种,产量也达到絮凝剂总产量的30%~60%,其中广泛使用的为聚合氯化铝。   1.jpg   9、无机高分子絮凝剂的特点有哪些?   Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(IV)的羟基和氧基聚合物都会进一步结合为聚集体,在一定条件下保持在水溶液中,其粒度大致在纳米级范围,以此发挥凝聚-絮凝作用,会得到低投加量高效果的结果。若比较它们的反应聚合速度,由Al→Fe→Si是趋于强烈的,同时由羟基桥联转为氧基桥联的趋势也按此顺序。   因此,铝聚合物的反应较缓和,形态较稳定,铁的水解聚合物则反应迅速,易失去稳定而发生沉淀,硅聚合物则更趋于生成溶胶及凝胶颗粒。   IPF的优点反映在它比传统絮凝剂如硫酸铝、氯化铁的效能更优异,而比有机高分子絮凝剂(OPF)价格低廉。现在它成功地应用在给水、工业废水以及城市污水的各种处理流程,包括预处理、中间处理和深度处理中,逐渐成为主流絮凝剂。   但是,在形态、聚合度及相应的凝聚絮凝效果方面,无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂与有机高分子絮凝剂之间,其分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多,而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题。IPF的这些弱点促进了各种复合型无机高分子絮凝剂的研究和开发。   10、聚合氯化铝的特点有哪些?   聚合氯化铝(PAC),又称碱式氯化铝,化学式为ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一种多价电解质,能显著地降低水中粘土类杂质(多带负电荷)的胶体电荷。由于相对分子质量大,吸附能力强,形成的絮凝体较大,絮凝沉淀性能优于其他絮凝剂。   PAC聚合度较高,投加后快速搅拌可以大大缩短絮凝体形成时间。PAC受水温影响较小,低水温时使用效果也很好。它对水的pH值降低较少,适用的pH范围宽,可在pH=5~9范围内使用,故可不投加碱剂。PAC的投加量少,产泥量也少,且使用、管理、操作都较方便,对设备、管道等腐蚀性也小。因此,PAC在水处理领域有逐步替代硫酸铝的趋势,其缺点是价格较高。   另外,从溶液化学的角度看,PAC是铝盐水解-聚合-沉淀反应过程的动力学中间产物,热力学上是不稳定的,一般液体PAC产品均应在半年内使用。添加某些无机盐(如CaCl2、MnCl2等)或高分子(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)可提高PAC的稳定性,同时可增加凝聚能力。从生产工艺讲,在PAC的制造过程中引入一种或几种不同的阴离子(如SO42-、PO43-等),利用增聚作用可以在一定程度上改变聚合物的结构和形态分布,进而提高PAC的稳定性和功效;如果在PAC的制造过程中引入其它阳离子组分,如Fe3+,使Al3+、Fe3+交错水解聚合,可制得复合絮凝剂聚合铝铁。   三氧化二铝含量是聚合氯化铝有效成分的衡量指标,一般而言,絮凝剂产品密度越大,三氧化二铝含量越高。一般来说,碱化度越高的聚合氯化铝吸附架桥能力越好,但因接近[Al(OH)3]n而易产生沉淀,因此稳定性也较差。   11、PAC的碱化度是什么?   由于聚合氯化铝可以看作是AlCl3逐步水解转化为Al(OH)3过程中的中间产物,也就是Cl逐步被羟基OH-取代的各种产物。聚合氯化铝的某种形态中羟基化程度就是碱化度,碱化度是聚合氯化铝中羟基当量与铝的当量之比。   实践表明,碱化度是聚合氯化铝的最重要指标之一,聚合氯化铝的聚合度、电荷量、混凝效果、成品的pH值、使用时的稀释率和储存的稳定性等都与碱化度有密切关系。常用聚合氯化铝的碱化度多为50%~80%。   12、复合絮凝剂的特点和使用的注意事项有哪些?   复合絮凝剂有各种成分,其主要原料是铝盐、铁盐和硅酸盐。从制造工艺方面讲,它们可以预先分别羟基化聚合再加以混合,也可以先混合再加以羟基化聚合,但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态,才能达到优异的絮凝效果。复合剂中每种组分在总体结构和凝聚-絮凝过程中都会发挥一定作用,但在不同的方面,可能有正效应,也可能有负效应。   PF产品通常要综合考虑稳定性、电中和能力和吸附架桥能力三种因素。聚合铝、聚合铁类絮凝剂的弱点是分子量和粒度尚不够高而聚集体的粘附架桥能力不够强,因而需要加入粒度较大的硅聚合物来增强絮凝性能。但加入阴离子型的硅聚合物后,总体电荷会有所降低,从而减弱了电中和能力。   因此,目前的复合絮凝剂即使制造质量优良,与聚合铝相比,其效果只能提高10~30%。作为使用IPF的废水处理技术人员,必须了解不同种类复合絮凝剂的特性、适应性、优点及不足。在选用最合适的絮凝剂和投加工艺操作程序时,只有根据废水水质特点,仔细分析和判断,才能获得最佳的处理效果。   13、人工合成有机高分子絮凝剂的种类有哪些?   人工合成有机高分子絮凝剂多为聚丙烯、聚乙烯物质,如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等。这些絮凝剂都是水溶性的线型高分子物质,每个大分子由许多包含带电基团的重复单元组成,因而也称为聚电解质。包含带正电基团的为阳离子型聚电解质,包含带负电基团的为阴离子型聚电解质,既包含带正电基团又包含带负电基团,称之为非离子型聚电解质。   目前使用较多的高分子絮凝剂是阴离子型,它们对水中负电胶体杂质只能发挥助凝作用。往往不能单独使用,而是配合铝盐、铁盐使用。阳离子型絮凝剂能同时发挥凝聚和絮凝作用而单独使用,故得到较快发展。   我囯当前使用较多的是聚丙烯酰胺类非离子型高聚物,常与铁、铝盐合用。利用铁、铝盐对胶体微粒的电性中和作用和高分子絮凝剂优异的絮凝功能,从而得到满意的处理效果。聚丙烯酰胺在使用中具有投量少,凝聚速度快,絮凝体粒大、强韧的特点。我囯目前生产的人工合成有机高分子絮凝剂中80%是这种产品。   14、聚丙烯酰胺类絮凝剂的特点有哪些?   聚丙烯酰胺

    2020-10-14

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  • 污水资源化利用应该如何推进? 污水资源化利用应该如何推进?  污水资源化利用关系我国未来的供水安全,是“节水优先”治水方针和“绿水青山就是金山银山”发展理念的具体体现,是水资源供给侧改革的创新举措,对于缓解水资源短缺矛盾、改善水生态环境质量具有重要意义。   根据《中国水资源公报》统计数据,截至2018年,我国的废污水排放总量为750亿m3,而污水处理再生利用量仅为73.5亿m³,回用率尚不足10%,污水资源化利用潜力巨大。一般而言,污水资源化利用包括再生水利用和污泥利用两部分。其中,再生水被公认为“城市第二水源”,作为既可以缓解水资源供需矛盾又可以改善水生态环境质量的重要举措,历来受到我国的高度重视。   当前,我国正处在由经济大国向经济强国迈进的关键时期,污水资源化利用关系我国未来的供水安全,是“节水优先”治水方针和“绿水青山就是金山银山”发展理念的具体体现,是水资源供给侧改革的创新举措,对于缓解水资源短缺矛盾、改善水生态环境质量具有重要意义。   我国污水资源化利用的发展历程   起步期(1949—1978年)   该阶段属于我国工业与经济发展的蓄力期和城镇化探索发展阶段,我国尚未实行改革开放,工业化、城镇化水平相对不高,污水污染程度相对较低。据《中国城乡建设统计年鉴2017》数据资料显示,截至1978年,我国仅有37座城市污水处理厂。其处理规模一般都很小,处理工艺以简易沉淀和活性污泥法为主。该阶段我国污水资源化利用的主要特点是,污水基本不经处理或经简易处理后,用于农业灌溉和养鱼。同时,污泥资源化利用工作开始受到重视,相继开展了污泥用作农田肥料、动物饲料、填塑材料、砖瓦材料等研究和实践工作。   探索期(1979—2000年)   该阶段我国的工业与经济发展相继进入探索期和加速发展期,城镇化进程进入快速发展阶段。改革开放以后,我国的工业化、城镇化水平不断提高,污水污染程度越来越重,加之国际社会污染事件层出不穷,引发了我国对环境保护工作的高度重视。同时,随着经济社会快速发展,水资源短缺矛盾日益凸显。   在此背景下,我国正式提出了“污水资源化”的概念,并于“六五”到“九五”计划期间,相继开展了一系列污水处理和资源化利用科技攻关工作。1984年,投资建成了天津市纪庄子大型污水处理厂,这是我国当时规模最大的综合性污水处理工程。自此,我国污水处理厂的建设速度迅速提升,截至2000年,城市污水处理厂已增加至427座,约是1978年的11.5倍。该阶段我国污水资源化利用的主要特点是,除仍用于农业灌溉和养鱼外,处理后的污水开始广泛用于钢铁、煤炭、火电、石油、制革、印染等高耗水行业,作为循环用水、冷却用水、冲洗用水等工业生产用水,以提高水的循环利用率。   快速发展期(2001—2011年)   该阶段我国的工业与经济发展进入高速发展期,城镇化进程仍处于快速发展阶段。经过前期的科技攻关,我国开始着力建设污水再生利用示范工程和再生水集中利用工程,并在“十五”期间首次将污水资源化利用纳入国民经济和社会发展计划。   2002年,《中华人民共和国水法》修订后,明确要求“加强城市污水集中处理,鼓励使用再生水,提高污水再生利用率”。2006年,原建设部、科学技术部联合印发了《城市污水再生利用技术政策》,指导各地开展污水再生利用规划、建设、运营管理、技术研究开发和推广应用。同时,国家相继印发实施了《建筑中水设计规范》《建筑给水排水设计规范》《室外排水设计规范》等国家标准,水利部颁布水利行业标准《再生水水质标准》。   一系列法律法规和标准规范的出台实施,大大提高了我国污水资源化利用的法制化、标准化管理水平,极大促进了我国污水资源化利用的发展。截至2011年,我国城市污水处理厂增加至1588座,较2000年增加1161座,平均每年增加106座;县城污水处理厂增加至1303座,较2000年增加1249座,平均每年增加114座。该阶段我国污水资源化利用的主要特点是,在法律法规和标准规范的有力指导下,全国污水资源化利用面迅速扩大,利用技术和效果研究不断深入,利用范围进一步拓展到灌溉用水、工业用水、景观环境用水、城市杂用、地下水回灌等领域。   绿色发展期(2012年至今)   该阶段属于我国工业与经济发展的换挡期和城镇化提质发展阶段。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央将生态文明建设作为统筹推进“五位一体”总体布局、协调推进“四个全面”战略布局的重要内容,有力推动我国生态文明建设实现历史性、转折性、全局性变化,污染治理力度之大、制度出台频度之密、监管执法尺度之严、环境质量改善速度之快前所未有,环境保护和生态文明建设进入了新的历史发展时期。   2015年,中共中央、国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》,对生态文明建设作出全面部署,首次明确提出新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化和绿色化“五化”协同推进。随后,生态文明建设的顶层设计《生态文明体制改革总体方案》印发实施,数十项改革方案制定落实,我国开启了生态文明建设的新篇章。生态文明建设是我国发展理念、发展方式的根本转变,是一场全方位、系统性的绿色变革。生态文明理念是对可持续发展理念的丰富和超越,为我国的污水处理和资源化利用刻上了绿色烙印,赋予了新的内涵,提出了更高要求。 在生态文明建设的时代背景下,我国的污水资源化利用取得了更大进展。   ①继续大力提升污水处理和资源化利用能力。截至2017年,我国的城市污水处理厂增加至2209座,县城污水处理厂增加至1572座。   ②开始大力推动将再生水等非常规水资源纳入水资源统一配置。2012年起,《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》等文件中,均明确要求将非常规水资源纳入水资源统一配置。   ③积极创新污水处理和资源化利用理念。2018年,我国首个城市污水处理概念厂在江苏宜兴奠基,相对于传统的污水处理厂,概念厂的核心思想是扎实践行“低碳绿色”发展理念,改变“减排污染物、增排温室气体”的尴尬局面,提出了水质永续、能源自给、资源回收、环境友好的4个建设目标,对寻求我国污水资源化利用创新突破进行了有益尝试。   具体来说,一是出水水质满足水环境变化和水资源可持续循环利用的需要,实现水质按需提升;二是大幅度提高污水处理厂能源自给率,实现自身节能降耗;三是减少对外部化学品的依赖与消耗,实现污泥氮磷回收等更全面的资源利用;四是做到出水、出料、出气等所有排出物不影响生态环境安全,实现感官舒适、建筑和谐、环境互通、周边社会心理互信。该阶段我国污水资源化利用的主要特点是,在习近平生态文明思想的指导下,强化将非常规水资源纳入水资源统一配置,寻求低碳绿色发展模式,探索对污泥更全面的资源化利用。   我国污水资源化利用的推进建议   健全法规制度   目前,除《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国循环经济促进法》等法律有关条款外,国家层面尚无节水、污水资源化利用等方面的法律法规,导致污水资源化利用工作无法可依。建议尽快出台“中华人民共和国节约用水法”,或修订《中华人民共和国水法》,进一步明确污水资源化利用的法律规定。建议尽快颁布“节约用水条例”或“污水资源化利用条例”,细化对污水资源化利用的具体规定。   完善协调机制   污水资源化利用涉及部门众多,包括水利、住建、发改、工信、生态环境、自然资源、农业农村等,相关部门间缺乏统筹协调机制,导致污水资源化利用管理难以形成有效合力。建议组建污水资源化利用专门协调管理机构,建立部门间统筹协调机制,实施水务一体化管理,全国“一盘棋”式推进污水资源化利用工作。   强化顶层设计   目前,我国缺乏对污水资源化利用工作的顶层设计和统筹规划,现行标准也未能形成协调互补局面,标准间的约束性指标数量和阈值存在明显差异。建议尽快制定出台“污水资源化利用的指导意见”,编制实施“全国污水资源化利用规划”,形成国家污水资源化利用的系统性指导方案。建议抓紧制定、修订污水资源化利用相关标准,建立健全污水资源化利用的技术标准体系,提高各标准间的协调性和互补性。   坚持两手发力   一方面,我国自来水价格普遍偏低,而污水资源化利用成本较高,水价杠杆作用不能有效发挥;另一方面,国家层面缺乏对污水资源化利用的激励政策,很多地区污水资源化利用积极性不高。建议加快实施水价改革,制定污水资源化利用的鼓励性水价政策,实施财政补贴、税收减免等优惠政策,两手发力,充分调动企业和用水户对污水资源化利用的积极性。   加大支持力度   目前,污水资源化利用存在配套管网建设不完善、基础设施建设滞后等问题,且缺乏大规模推广利用的经济高效处理技术,限制了污水资源化利用的发展。污水资源化利用是一项公益性事业,建议国家加大对基础设施建设和技术创新的支持力度,鼓励社会资本积极参与,形成国家主导、地方负责、企业参与的局面。   深入监督宣传   受传统观念、宣传不够等影响,社会公众对污水资源化利用认知不足,对再生水水质和使用效果心存疑虑,总体上接受程度不高。建议国家通过建立再生水水质在线实时监控系统等途径,加强对再生水水质的监督管理。同时,积极利用网络、电视、报纸等媒介,及时公布水质监控信息,宣传普及再生水安全利用知识和示范推广成果,提高社会公众对污水资源化利用的接受度。

    2020-09-24

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